Hi, also ich bin Schüler der 13. Klasse und wir sollen eine Windkraftanlage bauen. Dazu bauen wir gerade einen Generator, der eine 3-Phasige Wechselspannung bis ca. 40V und einen Strom von max. 3-4A liefern soll. Die Frequenz wird wahrscheinlich nicht über 5 Hz gehen. Mit diesem Strom wollen wir kleine Li-Ion-Akkus laden, weil das ganze Projekt auch noch mobil sein soll. Dafür habe ich die hier (http://www.pollin.de/shop/dt/NjQyOTI3OTk-/Stromversorgung/Akkus/LiPo_Akkus/Lithium_Polymer_Akku_LAB376058C.html) rausgesucht. Jetzt meine Frage: Kann mir jemand helfen eine Schaltung dafür zu entwicklen? Ich habe schon angefangen eine mit LT-Spice zu simulieren aber ich komme irgendwie nicht weiter. Oben ist die Schaltung: Die Z-Dioden steuern nacheinander durch, sodass an den Abgreifstellen immer eine gleichmäßige Spannung von 4,7V entsteht. (Li-Ion Akkus lädt man mit 4,2V, aber da habe ich keine Z-Dioden gefunden, ist ja auch nur ein Modell) Mit den beiden Widerständen links wollte ich den Strom aufteilen in einen kleinen um die Z-Dioden nicht zu beschädigen und einen großen um die Akkus zu laden. Mein Problem ist jetzt, das ich zwar über den Dioden eine schöne gleichmäßige Spannung erhalte, jetzt aber nicht weis, was ich damit machen soll um die Akkus zu laden und wie ich die Akkus nicht überlade, sondern wenn der erste voll ist mit dem nächsten weiter mache. (Die Schaltung kann man später noch erweitern, ist ja immer das gleiche Schema.) Sowas wie Tiefentladeschutz bräuchte ich auch noch. Also wenn mir jemand helfen könnte eine entsprechende Schaltung zu entwickeln wäre ich sehr dankbar :D
... wenn euer Generator eine Feldspule hat: http://www.nord-com.net/dglander/bike_electr_charge-Dateien/image004.jpg ... wenn nicht, dann den unteren Teil dieser Schaltung 3x aufbauen? http://www.motelek.net/schema/spannung/malaguti_umbau.png ...oder selber mal die Bilder-Sammlung bei google mit motorrad laderegler thyristor füttern füttern?
Danke, also wir haben keine Feldspulen, und bei der Schaltung werden die Akkus ja nur richtig voll geladen, wenn der Spannungsregler aktiv ist. Und dann werden die Spulen im Generator teilweise kurzgeschlossen, oder? Und dann geht Leistung verloren, wenn ich das richtig verstanden habe. Gibt es da nicht eine Lösung, wo wirklich nur minimal Leistung verloren geht? (Bei dieser Schaltung könnte es ja unter Umständen recht viel sein...)
Eine Windkraftanlage ist moeglicherweise etwas komplizierter. Wenn man da die Last reduziert, geht die Drehzahl hoch.
Hallo Tobias, Zenerdioden sind als Balancer für Lithiumakkus völlig ungeeignet. Wenn es unbedingt Lithiumakkus sein müssen, dann braucht man auch richtige Balancer. Es eignen sich hier verschiedene aus dem Modellbaubereich. Der Balancer muss den kompletten Ladestrom an der Zelle vorbei ableiten können, sonst ist er wirkungslos. Dabei entsteht jede Menge Verlustleistung. Verlustarme Schaltungen sind noch wesentlich komplizierter als du dir vorstellen möchtest. Angenommen, du hat 10 Zellen in Reihe und eine ist voll. Dann würde ein konventioneller Balancer der Ladestrom an der vollen Zelle vorbeileiten und zusammen mit der dort gerade anliegenden Spannung entsprechend Verluste erzeugen. Eine verlustarme Ladeschaltung lädt jede Zelle des Verbunds einzeln. D.h. jede Zelle hat eine potentialfreie Leistungseinspeisung vom Generator über DC/DC-Wandler und eine eigene Laderegelung. Das ist ein erheblicher technischer Aufwand. Ich würde bei der angegebenen Leistung empfehlen, Bleiakkus oder NiMh zu verwenden. Hier benötigt man keine Zellensymmetrierung und man bekommt sie groß genug um die angegebene Leistung rein zu bekommen. Den Laderegler braucht man da nur einmal und kann ihn bei Bedarf sogar kaufen, wenn man es selber nicht hinbekommt. Wenn es ein Eigenbau sein soll, dann würde ich zunächst einen Bypassregler einsetzen, der einfach parallel auf der Batterie ist und die überschüssige Leistung verheizt. Damit begrenzt man die Rotordrehzahl wirkungsvoll und schützt vor Überladung. Ganz nebenbei würde ich dringend dazu raten, die Polpaarzahl am Generator so weit zu erhöhen, dass im Nennbetrieb mindestens mit 100 Hz zu rechnen ist. Die 5 Hz werden regelungstechnisch schwierig zu beherrschen. Das erzeugt starken Drehmoment- und damit Drehzahlrippel, der sich auf den Ladestrom auswirkt. Die dadurch entstehenden Flickerspannungen konnen die Last und den Laderegler massiv stören. Je höher die Frequenz ist, desto leichter lässt sich das nach dem Generator wegfiltern. Grüße, Peter
Hi, danke erstmal für die Antworten, ich seh grade ich hab mich mit der Frequenz vertan: Der Rotor dreht sich max. 3 mal pro Sekunde, und wenn wir 20 Magneten verbaut haben, dann haben wir eine Frequenz von 60 Hz. vllt. reicht das ja auch schon. Und wegen dem Laderegler: Wenn das so kompliziert ist, dann nehmen wir vllt. doch einen Bleiakku, wir haben ja auch nicht mehr soviel Zeit... Erstmal bauen wir den Generator fertig und dann müssen wir weitersehn. Die Werte dort oben sind alle nur errechnet (und am kleinen Modell erprobt) aber villeicht wird ja alles doch ganz anders. Bis zu welchem Strom könnte man Z-Dioden als Balancer nehmen und würde dieser Strom ausreichen um die Zellen in einer angemessenen Zeit zu laden? Wie bekommt man raus, ob eine Lithiumzelle voll ist?
Tobias Eydam schrieb: > Und wegen dem Laderegler: > Wenn das so kompliziert ist, dann nehmen wir vllt. doch einen Bleiakku, Ja es ist kompliziert und außerdem nicht ganz ungefährlich. Bleiakkus sind eine gute Wahl, werden auch in kommerziellen Insel Windanlagen eingesetzt. > Bis zu welchem Strom könnte man Z-Dioden als Balancer nehmen und würde > dieser Strom ausreichen um die Zellen in einer angemessenen Zeit zu > laden? Z-Dioden sind als Balancer für Li* Zellen völlig ungeeignet. > Wie bekommt man raus, ob eine Lithiumzelle voll ist? Man lädt bis 4,1-4,2V. Dann ist sie voll.
hallo, anbei mal die schaltung, die ich für mein windrad gebaut habe. die kombination aus dem tl431 und der zugehörigen widerstände muss so ausgelegt werden , dass der regelbereich für die gewünschte ausgangsspannung angenehm wird. die kombination aus Q3 und R3 kann, je nach gewünschter leistung vielfach parallel eingebaut werden. die diode LED1 leuchtet wenn die ladeschlussspannung erreicht ist und könnte ausgewertet werden wenn der akku voll ist. man könnte auf den zweiten akku umschalten oder so. c1 ist ziemlich wichtig, da der generator ja eine pulsierende gleichspannung liefert. ohne den kondensator würde der regler auf die spitzenwerte reagieren und nicht auf die effektivspannung. gruss klaus
danke für deine Schaltung! Dazu habe ich aber noch ein paar Fragen: Was ist ein TL431? Ist das ein Tyristor? Links das ist ein stellbarer Widerstand, mit dem man die Zündspannung für den Tyristor stellt?? Und der lässt dann den überflüssigen Strom raus? Und R3 ist nicht 120mOhm sondern 120MOhm (also nicht milli sondern mega), oder? Mit der Schaltung kann ich einen Bleiakku laden, oder? Und wie kann ich einen Akku in einer Schaltung simulieren? Akku direkt gibt es nicht, geht auch ein Kondensator? Aber so scheint das ganz gut zu funktionieren, danke nochmals dafür :D Gruß Tobi
Klaus De lisson schrieb: > hallo, > > anbei mal die schaltung, die ich für mein windrad gebaut habe. > Und Du hast wirklich KEINE Rückstromdiode oder zumindest Schmelzsicherung in der Leitung zum Akku spendiert?
Das Problem bei kleinen WKAs ist, dass sie sehr empfindlich sind, was Windschwankungen anbelangt. Fängst du z.B. eine Böe über ein Böenpaddel ab? Grundsätzlich gilt, dass eine Elektronik fehler in einer Mechanik nicht ausgleichen kann. Deshalb sehe dir zuerst die Mechanik an, ob du nicht eine art mechanische Vorregelung z.B. in Form einer Schwungmasse oder eines Fliehkraftreglers vorsiehst. Damit hätten Böen nicht so eine fatale Auswirkung (Spannungsspitzen) und in Windpausen würde sich das Windrad weiter drehen und leichter wieder anlaufen. Kurzum, das Windrad etwas träger in seinem Verhalten machen. Damit bekommt man auch eine etwas gleichmäßigere Antriebsleistung und als Ergebnis eine homogenere Energieumwandlung. Der R3 ist schon 120miliOhm und schützt die Transistoren vor Überstrom. Für 120mOhm nimmst du Konstantandraht. Er sollte jedoch etwas dicker sein, damit er nicht durchbrennt, denn da geht schon etwas Strom durch.
okay ... eine ergänzung. @ andrew ich habe rückstromdioden am ausgang, da ich über das eine rad mehrere 12V bleiakkus parallel lade. es gibt also in wirklichkeit mehrere rückstrom dioden die alle mit der Anode am punkt akkuplus hängen. die kathoden gehen dann jeweils auf eine der batterien. eine schmelzsicherung ist meines erachtens an der stelle nicht nötig, da der innenwiderstand des generators ja auch noch da ist. eine kleine zusatzschaltung habe ich allerdings noch vorbereitet, jedoch noch nicht eingebaut. es handelt sich noch um einen thyristor crowbar für etwa 15Volt. unter der annahme, dass mein shuntregler die spannung auf die von mir gewünschten 14.4 begrenzt sofern der regler nicht durchgeht. für den unwahrscheinlichen fall, dass dies trotzdem passiert, schliesst der thyristor crowbar dann das windrad kurz. @Tobias Eydam der tl431 (oder lm431 oder oder oder) ist kein thyristor sondern eine einstellbare zenerdiode. mit dem poti stellt man die zenerspannung ein um damit die gewünschte maximale ausgangsspannung der schaltung einzustellen. alles was an überschussenergie erzeugt wird, wird in den enstufentransistoren in wärme umgesetzt. also die kührung nicht vergessen. R3 ist MILLIOHM. Wenn du einen endtransistor benötigst (hängt von der leistung deines windrades ab) kannst du den auch weglassen. in meiner schaltung verwende ich jedoch 7 stück der endtransistoren. da sind die emitterwiderstände nötig um eine gleichmässige auslastung der einzelnen endstufen zu gewährleisten. der genaue wert der widerstände ist auch nicht so wichtig. (also irgendwas im bereich 0,1ohm bis 0,33 ohm oder so). um das ganze zu simulieren kannst du einen riesigen kondensator (mehrere farad evt. mit vorwiderstand) in der simulation als batterieersatz nehmen. anders habe ich das auch noch nicht hinbekommen. bei der simulation darfst allerdings nicht vergessen für den generator einen innenwiderstand vorzusehen,da der shuntregler sonst nicht funktionieren kann. nimm dafür einfach mal ne dc-quelle mit nem 1 ohm reihenwiderstand als ersatz für den generator sammt der 6 dioden. das simuliert sich leichter. gruss klaus
Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.